Používam kryštály v mikroprocesorových systémoch dosť dlho a bez akýchkoľvek problémov - apoň do istej chvíle. Vždy som bol presvedčený, že to, čo je na kryštále napísané, je to čo pri pripojení na mikroprocesor dostanem. No a samozrejme, že kryštál buď kmitá (potom je dobrý) alebo nekmitá (potom je zlý).

Prvým akýmsi mementom bolo, keď nám niektorí zákazníci emulátora T-EMU52 povedali, že sa im vypočítané a skutočné časovanie oneskorovacej slučky diametrálne rozchádza. Po zmeraní zistili, že kryštál s nápisom 24 MHz kmitá na 8 MHz. Po konzultácii s dodávateľom sme obdržali odpoveď: "24 MHz je pre tretiu harmonickú, v základnom móde kmitá na 8 MHz". Poznamenávam, že na kmitanie kryštálu frekvenciou na tretej harmonickej je treba špeciálne zapojenie oscilátora.

Odporúčanie 1: 

Špecifikovať v objednávke mód v ktorom má kryštál v zapojení pracovať (pre procesory výhradne základná frekvecia, teda "mode:fundamental").

Pár mesiacov po horeuvedenom prípade prišli pracovníci zo sekcie oživovania a zahlásili, že v programátore LabProg-48LV nepracujú 20 MHz kryštály. Bolo to niekoľko kusov, tak som predpokladal, že jednoducho v dodanej zásielke kryštálov boli niektoré vadné. Keď sa v ďalšej sérii situácia opakovala, začali sme kryštály testovať v jednom z programátorov Labprog-48LV a vadné sme reklamovali. Súčasne sme nakúpili kryštály od iného dodávateľa a aj tie sme testovali. Výsledok - 1/4 až 1/3 nepracujúcich kusov. Obidvaja dodávatelia len krčili plecami so slovami "doteraz sa nik nesťažoval". Tak sme sa pozreli do múdrych kníh a zistili sme, že jeden z parametrov oscilátorového obvodu (vlastne jediný, okrem hodnoty kryštálu) je zaťažovacia kapacita, inými slovami maximálna hodnota tých dvoch kondezátorov, ktoré sú zapojené z každého konca kryštálu oproti zemi. Štandardne vyrábané kryštály majú tento parameter v rade 12, 16, 20 a 30 pF, subminiatúrne kryštály aj menej. Zmenili sme hodnotu z pôvodných 30pF (čo je cca stred medzi 15pF a 47pF, odporúčaných firmou Microchip) na 22 pF a ajhľa, 25% zmätkov sa zmenilo na 10%. Tak sme skúsili 12 pF. Z 28 kryštálov, označených "nepracujú" chodilo 26. Zvyšné dva sme už v zapojení s PICom nerozchodili, pri 15 pF zaťažovacej kapacite ale fungovali s externým oscilátorom na báze CMOS invertora.

Odporúčanie 2: 

V objednávke špecifikovať aj zaťažovaciu kapacitu podľa požiadaviek zapojenia, teda "load capacitance: xx pF". No a zapojenie navrhnúť s čo najnižie možnými zaťažovacími kondenzátormi, keby to dodávateľovi (alebo výrobcovi) "nevyšlo".

Z pochopiteľných dôvodov nespomínam dodávateľské firmy (1x ČR, 1x SR). Jedna však potvrdila, že boli poslané NoName kryštály a ich technické parametre im nie sú známe - napriek tomu, že v oficiálnom katalógu firmy sa parametre uvádzajú, druhá na vyžiadanie poslala katalógový list. Obidve ale postupujú spôsobom "akú mala, takú dala" a horespomenuté okolnosti, vedúce k vysvetleniu problémov nie sú ich pracovníkom známe. Alebo ich pri reklamácii kryštálov úmyselne nespomenuli?

Záver.

1) Pri objednávaní exaktne špecifikovať typ kryštálu - teda okrem frekvencie aj pracovný mód (základný, N-tá harmonická) a maximálnu zaťažovaciu kapacitu. Príklad: "Xtal 20 MHz, mode: fundamental, load capacitance: 20pF" a samozrejme uviesť typ púzdrenia (najčastejšie HC49, HC49/4H - nízky).

2) Pri NoName kryštáloch je vhodné použiť kondenzátory s najmenšou výrobcom mikroprocesora dovolenou hodnotou (napr. Microchip 15pF, Intel/Philips 30pF) a modliť sa, aby to fungovalo za všetkých napájacích a teplotných podmienok.